RU2370280C2 - METHOD OF HER2/neu ONCOGENE ANTIBODY SUPERPRODUCTION IN PLANT - Google Patents

METHOD OF HER2/neu ONCOGENE ANTIBODY SUPERPRODUCTION IN PLANT Download PDF

Info

Publication number
RU2370280C2
RU2370280C2 RU2007137277/13A RU2007137277A RU2370280C2 RU 2370280 C2 RU2370280 C2 RU 2370280C2 RU 2007137277/13 A RU2007137277/13 A RU 2007137277/13A RU 2007137277 A RU2007137277 A RU 2007137277A RU 2370280 C2 RU2370280 C2 RU 2370280C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plant
antibody
cell
synthesis
expression vectors
Prior art date
Application number
RU2007137277/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007137277A (en
Inventor
Юрий Леонидович Дорохов (RU)
Юрий Леонидович Дорохов
Original Assignee
Институт физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК")
Юрий Леонидович Дорохов
Комарова Татьяна Валерьевна
Киселев Сергей Львович
Косоруков Вячеслав Станиславович
Барышников Анатолий Юрьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского, Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК"), Юрий Леонидович Дорохов, Комарова Татьяна Валерьевна, Киселев Сергей Львович, Косоруков Вячеслав Станиславович, Барышников Анатолий Юрьевич filed Critical Институт физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского
Priority to RU2007137277/13A priority Critical patent/RU2370280C2/en
Priority to PCT/RU2008/000638 priority patent/WO2009048354A1/en
Publication of RU2007137277A publication Critical patent/RU2007137277A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370280C2 publication Critical patent/RU2370280C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K16/00Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
    • C07K16/18Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies against material from animals or humans
    • C07K16/32Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies against material from animals or humans against translation products of oncogenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8257Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits for the production of primary gene products, e.g. pharmaceutical products, interferon
    • C12N15/8258Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits for the production of primary gene products, e.g. pharmaceutical products, interferon for the production of oral vaccines (antigens) or immunoglobulins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2317/00Immunoglobulins specific features
    • C07K2317/10Immunoglobulins specific features characterized by their source of isolation or production
    • C07K2317/13Immunoglobulins specific features characterized by their source of isolation or production isolated from plants

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention claims method of antibody production in plant cell for specific binding of HER2/neu oncoprotein, involving: (a) obtainment of one or more expression vectors guiding synthesis of heavy or light strand in plant cell for antibody or its antigene-binding fragments (dsFv, scFv, scFv-Fc); (b) insertion of given one or more vectors into plant cell; (c) plant cell cultivation in suitable conditions for combined expression of the vectors in cell. Invention discloses plant cell producing antibody for interaction with HER2/neu oncoprotein and transformed by one or more expression vectors guiding synthesis of heavy or light strand of antibody or its antigene-binding fragments (dsFv, scFv, scFv-Fc).
EFFECT: application in breast cancer diagnostics and treatment.
27 cl, 13 dwg, 4 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к биотехнологии, генной инженерии и медицине и может быть использовано для создания растений - суперпродуцентов антител, в частности против HER2/neu-позитивных раковых клеток. Такие антитела могут быть использованы для диагностики и лечения рака молочной железы.The invention relates to biotechnology, genetic engineering and medicine and can be used to create plants - superproducers of antibodies, in particular against HER2 / neu-positive cancer cells. Such antibodies can be used to diagnose and treat breast cancer.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Рак молочной железы поражает сейчас каждую девятую женщину, и его распространение с каждым годом увеличивается. Лечение на ранней стадии заболевания - это хирургическое воздействие. Однако коварство и опасность рака молочной железы состоит в быстром метастазировании, и тогда назначается химио- и радиотерапия. Несколько лет назад в медицинскую практику был введен трастузумаб, созданный фирмой Дженентек (Genentech, США) и производимый фирмой Хоффман-Ля Рош (Hoffman La Roche, Швейцария). Это лекарство создано на основе гуманизированных моноклональных антител (MA) (huMab4D5-8 или rhuMabHer2), производимых мышиной гибридомой АТСС CRL-10463 из коллекции штаммов микроорганизмов и клеточных культур США. Эти получившие широкое распространение антитела - всего лишь один из типов известных антител, взаимодействующих с онкобелком HER2 (от Human Epidermal growth factor Receptor 2). Онкоген HER2/neu представляет собой трансмембранную тирозиновую протеинкиназу ErbB2 с молекулярной массой 185 кДа. Примерно у 30% больных раком молочной железы, страдающих так называемой HER2/neu-позитивной и наиболее опасной формой рака, наблюдается суперпродукция этого онкобелка, что вызывает ускоренное метастазирование и устойчивость к терапевтическому воздействию. Антитело, введенное в кровоток пациента, взаимодействует с внеклеточный частью HER2/neu и угнетает деление раковых клеток, редко сопровождающееся разрушением раковых клеток. В комбинации с химиотерапией антитела huMab4D5-8 оказывают выраженный лечебный эффект. Фирма Дженентек свою заявку на использование МА против раковых клеток SK-BR-3 молочной железы, суперэкспрессирующих онкоген Her2/neu, впервые подала в Патентное Ведомство США 5 августа 1994 года и получила 14 октября 1997 года патент за номером US 5,677,171 (изобретатели Hudziak R.M., Shepard Н.М., Ullrich A., Fendly В.М.). Суммарно формула изобретения Дженентек декларирует (а) создание МА против рецептора Her2/neu, ингибирующих рост опухолевых клеток; (б) МА, связывающие внеклеточный домен Her2/neu и сенсибилизирующие клетки к действию цитотоксического фактора. В последующем на протяжении первого полугодия 1998 были поданы заявки на использование huMab4D5-8 в клинике (патент US 6,165,464, WO9704801, WO9817797). Чуть позже использование МА 454С11, продуцируемых гибридомой НВ 8484, для этой же цели предложила компания Хирон (Chiron Corp., США) (заявка от 7 июня 1995 года), и ей 25 апреля 2000 года был выдан патент US 6,054,561.Breast cancer now affects every ninth woman, and its spread is increasing every year. Early treatment is a surgical intervention. However, the insidiousness and danger of breast cancer consists in rapid metastasis, and then chemotherapy and radiotherapy are prescribed. Several years ago, trastuzumab, created by Genentech (Genentech, USA) and manufactured by Hoffman La Roche (Hoffman La Roche, Switzerland), was introduced into medical practice. This medicine is based on humanized monoclonal antibodies (MA) (huMab4D5-8 or rhuMabHer2) produced by the ATCC CRL-10463 mouse hybridoma from a collection of US microorganism strains and cell cultures. These widespread antibodies are just one type of known antibody that interacts with the HER2 oncoprotein (from Human Epidermal growth factor Receptor 2). The HER2 / neu oncogene is an ErbB2 transmembrane tyrosine protein kinase with a molecular weight of 185 kDa. Over 30% of breast cancer patients suffering from the so-called HER2 / neu-positive and most dangerous form of cancer have superproduction of this oncoprotein, which causes accelerated metastasis and resistance to therapeutic effects. An antibody introduced into the patient’s bloodstream interacts with the extracellular part of HER2 / neu and inhibits the division of cancer cells, rarely accompanied by the destruction of cancer cells. In combination with chemotherapy, huMab4D5-8 antibodies have a pronounced therapeutic effect. Genentec first filed its application for the use of MA against SK-BR-3 breast cancer cells overexpressing the Her2 / neu oncogene on August 5, 1994 and received patent number 5,677,171 on October 14, 1997 (inventors Hudziak RM, Shepard N.M., Ullrich A., Fendly V.M.). Summary of the invention Genentec declares (a) the creation of MA against the Her2 / neu receptor, inhibiting the growth of tumor cells; (b) MA binding the extracellular domain of Her2 / neu and sensitizing cells to the action of the cytotoxic factor. Subsequently, during the first half of 1998, applications were submitted for the use of huMab4D5-8 in a clinic (US patent 6,165,464, WO9704801, WO9817797). A little later, the use of MA 454C11 produced by the HB 8484 hybridoma was proposed for the same purpose by Chiron (Chiron Corp., USA) (application dated June 7, 1995), and it was granted US patent 6,054,561 on April 25, 2000.

В России успешно используется гуманизированное МА huMab4D5-8, известное как трастузумаб или под торговой маркой - «герцептин». Показано, что использование герцептина снижает риск развития отдаленных метастазов и увеличивает продолжительность жизни пациентов (Ганьшина и Личиницер. 2005. Фарматека №18, 8-11). Стоимость лечения Her2/neu-позитивного рака молочной железы этим препаратом очень высока и составляет 70000 долларов США [Fleck L. "The costs of caring: Who pays? Who profits? Who panders?" Hastings Cent Rep 36 (3):13-17]. Вообще, стоимость продукции любого целевого белка в культуре клеток животных достаточно высока и превышает 10000 долларов США за 1 г белка (Danielli et al., 2001. TRENDS in Plant Science 6, 219-226). Это в несколько раз выше, чем стоимость продукции аналогичного белка в дрожжах, клетках насекомых и тем более в бактериях. Обычно МА получают, используя культуру клеток животных, клетки яичника китайского хомячка (Chinese hamster ovary, СНО) и клетки миеломы мыши. Уровень продукции МА в настоящее время достаточно высок и может достигать 3 г МА на один литр культуры животных клеток (Zhang et al., 2006. Biotechnol Bioeng. 95, 1188-1197). Однако его высокая стоимость складывается из затрат на оборудование, систему поддержания и стерильности, а также системы сертификации и контроля сред, использующих продукты животного происхождения и увеличивающих риск загрязнения препарата МА прионами и вирусами.In Russia, the humanized MA huMab4D5-8, known as trastuzumab or under the brand name “Herceptin,” is successfully used. It has been shown that the use of herceptin reduces the risk of developing distant metastases and increases the life expectancy of patients (Ganshina and Lichinitser. 2005. Farmateka No. 18, 8-11). The cost of treating Her2 / neu-positive breast cancer with this drug is very high at $ 70,000 [Fleck L. "The costs of caring: Who pays? Who profits? Who panders?" Hastings Cent Rep 36 (3): 13-17]. In general, the cost of production of any target protein in animal cell culture is quite high and exceeds $ 10,000 per gram of protein (Danielli et al., 2001. TRENDS in Plant Science 6, 219-226). This is several times higher than the cost of producing a similar protein in yeast, insect cells, and even more so in bacteria. Typically, MAs are obtained using an animal cell culture, Chinese hamster ovary (CHO) ovary cells, and mouse myeloma cells. The level of MA production is currently quite high and can reach 3 g MA per liter of animal cell culture (Zhang et al., 2006. Biotechnol Bioeng. 95, 1188-1197). However, its high cost consists of the costs of equipment, a maintenance and sterility system, as well as a certification and control system for environments that use animal products and increase the risk of MA contamination with prions and viruses.

Растения имеют ряд преимуществ по сравнению с клетками бактерий, дрожжей и млекопитающих для продукции чужеродных белков. Растения как «фабрики» (а) не содержат патогенных для человека вирусов и прионов, и (б) не требуют применения дорогостоящей аппаратуры (ферментеры), культуральных сред и системы стерильности. Стоимость выращивания исходных опытных растений несравнимо ниже стоимости культивирования клеток бактерий, дрожжей или животных. Технология «временной» продукции (transient expression) белков в растении позволяет наработать чужеродный белок в количестве, достигающем 10-30% от общего растворимого белка растения в короткое время (5-10 дней), когда целевой ген включается в бинарный вектор с последующей доставкой его в клетки инфицируемого растения методом агроинокуляции или агроинфильтрации (Kapila et al., 1997. Plant Science 122, 101-108). В этих условиях уровень накопления целевого белка определяется эффективностью (а) транскрипции бинарного вектора (Rombauts et al., 2003. Plant Physiol. 132, 1162-1176), (б) репликации (Asurmendi et al., 2004. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, 1415-1420; Marrillonet et al., 2005. Nature Biotechn. 23, 718-723), (в) защиты транскриптома от деградации (Voinnet et al, 2003. Plant J.33, 949-956), (г) стабильностью целевого белка.Plants have several advantages over bacterial, yeast, and mammalian cells for the production of foreign proteins. Plants as “factories” (a) do not contain viruses and prions pathogenic for humans, and (b) do not require the use of expensive equipment (fermenters), culture media, and a sterility system. The cost of growing the original experimental plants is incomparably lower than the cost of culturing bacterial, yeast, or animal cells. The technology of “temporary” production (transient expression) of proteins in a plant allows producing a foreign protein in an amount reaching 10-30% of the total soluble protein of a plant in a short time (5-10 days), when the target gene is included in a binary vector with subsequent delivery into the cells of an infected plant by agroinoculation or agroinfiltration (Kapila et al., 1997. Plant Science 122, 101-108). Under these conditions, the level of accumulation of the target protein is determined by the efficiency of (a) transcription of the binary vector (Rombauts et al., 2003. Plant Physiol. 132, 1162-1176), (b) replication (Asurmendi et al., 2004. Proc. Natl. Acad Sci. USA 101, 1415-1420; Marrillonet et al., 2005. Nature Biotechn. 23, 718-723), (c) protecting the transcript from degradation (Voinnet et al, 2003. Plant J.33, 949-956) , (g) the stability of the target protein.

В литературе имеются два сообщения о продукции полного антиракового антитела в растении. В трансгенных растениях табака удалось накопить небольшое количество (0,02% от растворимых белков) антител против рака прямой кишки (Ко et al., 2006, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 7026-7030). Использование вирусных векторов и системы транзиентной (временной) экспрессии позволило обеспечить накопление до 3-5% от растворимого белка антираковых антител А5 (Giritch et al., Proc.Natl. Acad. Sci. USA 103, 14701-14706). Однако пока никому не удалось экспрессировать в растении антитело против онкогена HER2/neu.There are two reports in the literature on the production of a complete anti-cancer antibody in a plant. In transgenic tobacco plants, a small amount (0.02% of soluble proteins) of antibodies against colorectal cancer was accumulated (Co. et al., 2006, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 7026-7030). The use of viral vectors and a transient (transient) expression system allowed the accumulation of up to 3-5% of the soluble protein of anti-cancer antibodies A5 (Giritch et al., Proc.Natl. Acad. Sci. USA 103, 14701-14706). However, so far no one has been able to express an anti-HER2 / neu oncogen antibody in the plant.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Настоящее изобретение относится к способу продукции в клетке растения антитела, специфически связывающего онкобелок HER2/neu. Способ настоящего изобретения включает в себя:The present invention relates to a method for producing an antibody in a plant cell that specifically binds HER2 / neu oncoprotein. The method of the present invention includes:

(а) обеспечение одного или более экспрессионных векторов, направляющих в клетке растения синтез тяжелой, легкой цепи антитела или его антигенсвязывающих фрагментов (dsFv, scFv, scFv-Fc);(a) providing one or more expression vectors directing in the plant cell the synthesis of the heavy, light chain of an antibody or its antigen-binding fragments (dsFv, scFv, scFv-Fc);

(б) введение указанных одного или более векторов в клетку растения;(b) introducing said one or more vectors into a plant cell;

(в) культивирование клетки растения в условиях, обеспечивающих совместную экспрессию в клетке указанных векторов.(c) cultivating a plant cell under conditions providing for co-expression of said vectors in the cell.

В одном из воплощений клетка растения является изолированной клеткой или находится в культуре клеток растения, культуре ткани растения, культуре органа растения, в целом растении или его части.In one embodiment, the plant cell is an isolated cell or is in a plant cell culture, plant tissue culture, plant organ culture, the whole plant or part thereof.

В одном из воплощений способ предусматривает использование одного или более экспрессионных векторов, которые обеспечивают синтез неамплифицирующейся РНК. В одном из предпочтительных воплощений указанные один или более экспрессионных векторов обеспечивают синтез неамплифицирующейся РНК под контролем индуцибельного промотора.In one embodiment, the method comprises the use of one or more expression vectors that enable the synthesis of non-amplifying RNA. In one preferred embodiment, said one or more expression vectors enable the synthesis of non-amplifying RNA under the control of an inducible promoter.

В альтернативном воплощении способ предусматривает использование одного или более экспрессионных векторов, которые являются вирусными экспрессионными векторами. В одном из предпочтительных воплощений используемые вирусные экспрессионные векторы являются векторами на основе генома ДНК-содержащего вируса. В еще одном из предпочтительных воплощений указанные вирусные экспрессионные векторы являются векторами на основе генома РНК-содержащего вируса. Наиболее предпочтительно, когда вирусные экспрессионные векторы на основе генома ДНК- или РНК-содержащего вируса обеспечивают синтез вирусной РНК с помощью индуцибельного промотора. Предпочтительно вирусные экспрессионные векторы подбирают таким образом, чтобы исключить конкуренцию друг с другом в одной и той же клетке.In an alternative embodiment, the method comprises the use of one or more expression vectors, which are viral expression vectors. In one preferred embodiment, the viral expression vectors used are vectors based on the genome of a DNA-containing virus. In yet another preferred embodiment, said viral expression vectors are vectors based on the genome of an RNA-containing virus. Most preferably, the viral expression vectors based on the genome of a DNA or RNA-containing virus provide for the synthesis of viral RNA using an inducible promoter. Preferably, the viral expression vectors are selected so as to exclude competition from each other in the same cell.

В одном из предпочтительных воплощений экспрессионный вектор обеспечивает синтез РНК вируса табачной мозаики, кодирующей тяжелую цепь антитела. В еще одном из предпочтительных воплощений экспрессионный вектор обеспечивает синтез РНК вируса табачной мозаики, кодирующей легкую цепь антитела.In one of the preferred embodiments, the expression vector provides the synthesis of tobacco mosaic virus RNA encoding an antibody heavy chain. In yet another preferred embodiment, the expression vector provides the synthesis of tobacco mosaic virus RNA encoding an antibody light chain.

В следующем предпочтительном воплощении экспрессионный вектор обеспечивает синтез РНК Х-вируса картофеля, кодирующей тяжелую цепь антитела. В еще одном из предпочтительных воплощений экспрессионный вектор обеспечивает синтез РНК Х-вируса картофеля, кодирующей легкую цепь антитела.In a further preferred embodiment, the expression vector provides synthesis of potato X virus RNA encoding an antibody heavy chain. In yet another preferred embodiment, the expression vector provides for the synthesis of potato X virus RNA encoding an antibody light chain.

В еще одном воплощении экспрессионные векторы обеспечивают синтез легкой и тяжелой цепи антитела в одной и той же клетке.In yet another embodiment, the expression vectors provide synthesis of the light and heavy chains of an antibody in the same cell.

В следующем воплощении продуцируемое антитело содержит сигнальный пептид, обеспечивающий адресацию антитела в клеточный компартмент или секрецию за пределы клетки.In a further embodiment, the produced antibody comprises a signal peptide capable of addressing the antibody to the cell compartment or secretion outside the cell.

В одном из воплощений антитело принадлежит к иммуноглобулину класса G или А, или М, или D, или Е.In one embodiment, the antibody belongs to an immunoglobulin of class G or A, or M, or D, or E.

В еще одном из воплощений растительная клетка является клеткой двудольного или однодольного растения. В предпочтительном воплощении двудольное растение принадлежит к семейству пасленовых. Еще более предпочтительно, когда растением семейства пасленовых является растение рода Nicotiana. Наиболее предпочтительно растением рода Nicotiana является N. tabacum или N. benthamiana.In yet another embodiment, the plant cell is a cell of a dicotyledonous or monocotyledonous plant. In a preferred embodiment, the dicotyledonous plant belongs to the nightshade family. Even more preferably, when the plant in the nightshade family is a plant of the genus Nicotiana. Most preferably, a plant of the genus Nicotiana is N. tabacum or N. benthamiana.

В еще одном из воплощений двудольным растением является растение семейств Brassicacea, Legume или Chenopodiaceae.In yet another embodiment, the dicotyledonous plant is a plant of the Brassicacea, Legume, or Chenopodiaceae families.

В следующем воплощении экспрессионные векторы вводят в клетку растения путем агроинъекции.In a further embodiment, expression vectors are introduced into the plant cell by agroinjection.

В еще одном из воплощений экспрессионные векторы обеспечивают стабильную трансформацию. В альтернативном воплощении экспрессионные векторы обеспечивают транзиентную трансформацию.In yet another embodiment, the expression vectors provide a stable transformation. In an alternative embodiment, the expression vectors provide transient transformation.

В своем следующем аспекте настоящее изобретение относится к растительной клетке, которая продуцирует антитело, взаимодействующее с онкобелком HER2/neu. В одном из воплощений клетка стабильно трансформирована генетической конструкцией, направляющей синтез антитела. В альтернативном воплощении растительная клетка транзиентно трансформирована генетической конструкцией, направляющей синтез антитела.In a further aspect, the present invention relates to a plant cell that produces an antibody that interacts with the HER2 / neu oncoprotein. In one embodiment, the cell is stably transformed with a genetic construct directing antibody synthesis. In an alternative embodiment, the plant cell is transiently transformed with a genetic construct directing antibody synthesis.

Краткое описание фигурBrief Description of the Figures

Фиг.1. Схема строения бинарного вектора рА11866, кодирующего легкую (L) цепь HER2/neu-специфического антитела, где RB и LB - соответственно правая и левая часть участка встраивания в геном растения бинарного вектора; 35S - транскрипционный промотор вируса мозаики цветной капусты (ВМЦК); PolyA/T - полиаденилирующий сигнал ВМЦК/терминатор транскрипции геномной РНК ВМЦК. S1-лидер - 5'-нетранслируемая область геномной РНК ВМЦК.Figure 1. The structure diagram of the binary vector pA11866 encoding the light (L) chain of the HER2 / neu-specific antibody, where RB and LB are the right and left parts of the site of embedding the binary vector in the plant genome, respectively; 35S — transcriptional promoter of cauliflower mosaic virus (VMCC); PolyA / T - VCCA polyadenylation signal / terminator for transcription of VCCA genomic RNA. S1 leader - 5'-untranslated region of the genomic RNA of WCC.

Фиг.2. Накопление легкой цепи (L-цепь) в листьях растений, агроинъецированных вектором рА11866, описанным на Фиг.1. Листья растения N.benthamiana агроинъецировали рА11866 в присутствии бинарного вектора, кодирующего супрессор сайленсинга р19 томбусвируса кустистой карликовости томатов (дорожка 1), или вектора рА11691, направляющего в клетке синтез искусственной тРНК под контролем промотора тРНК (дорожка 2). Белки анализировали в вестерн-блоттинге с помощью антител, специфичных к легкой цепи Her2/neu-специфического антитела человека.Figure 2. The accumulation of the light chain (L-chain) in the leaves of plants agroinjected with the vector pA11866 described in FIG. The leaves of the N. benthamiana plant were agroinjected with pA11866 in the presence of a binary vector encoding the suppressor of silencing p19 of the bushy tomato dwarf tombus virus virus (lane 1), or the pA11691 vector directing the synthesis of artificial tRNA in the cell under the control of the tRNA promoter (lane 2). Proteins were analyzed in Western blotting using antibodies specific for the Her2 / neu-specific human antibody light chain.

Фиг.3. Схема строения бинарного вектора рА11903, кодирующего тяжелую (Н) цепь Her2/neu-специфического антитела. Условные обозначения те же, что и на Фиг.1.Figure 3. The structure diagram of the binary vector pA11903 encoding the heavy (H) chain of the Her2 / neu-specific antibody. Symbols are the same as in Figure 1.

Фиг.4. Накопление Her2/neu-специфических антител в растении, агроинъецированном неамплифицирующимися бинарными векторами рА11866 и рА11903, и их очистка на колонке с протеин G-сефарозой.Figure 4. Accumulation of Her2 / neu-specific antibodies in a plant agro-injected with non-amplifying binary vectors pA11866 and pA11903, and their purification on a protein G-sepharose column.

Фиг.5. Схема строения бинарного вектора рА11520, основанного на кДНК крВТМ и кодирующего тяжелую (Н) цепь Her2/neu-специфического антитела, где (слева направо) LB - левая часть участка встраивания в геном растения бинарного вектора; Т - нопалинсинтазный терминатор; NPT - ген неомицинфосфотрансферазы; Р - нопалинсинтазный транскрипционный промотор; Act2 - актиновый транскрипционный промотор 2 из арабидопсиса; ген репликазы крВТМ; ТБ - транспортный белок крВТМ, Н-цепь - тяжелая цепь; NTR - 3'нетранслируемая область геномной РНК крВТМ; Т - нопалинсинтазный терминатор; RB - правая часть участка встраивания в геном растения бинарного вектора. Стрелки показывают направление транскрипции.Figure 5. Structural diagram of the binary vector pA11520 based on the crvTM cDNA and encoding the heavy (H) chain of the Her2 / neu-specific antibody, where (from left to right) LB is the left part of the site of the integration of the binary vector into the plant genome; T - nopaline synthase terminator; NPT - neomycin phosphotransferase gene; P - nopalinsynthase transcriptional promoter; Act2 - actin transcriptional promoter 2 from arabidopsis; krVTM replicase gene; TB - transport protein krVTM, H-chain - heavy chain; NTR - 3 'untranslated region of the genomic RNA of krVTM; T - nopaline synthase terminator; RB is the right part of the site of embedding a binary vector in the plant genome. Arrows indicate the direction of transcription.

Фиг.6. Схема строения бинарного вектора рА11333, основанного на кДНК ХВК и кодирующего легкую (L) цепь Her2/neu-специфического антитела, где (слева направо) LB - левая часть участка встраивания в геном растения бинарного вектора; Т - нопалинсинтазный терминатор; NPT - ген неомицинфосфотрансферазы; Р - нопалинсинтазный транскрипционный промотор; 35S - транскрипционный промотор ВМЦК; РVХ RdRp-репликаза ХВК, L-цепь - легкая цепь; NTR - 3'нетранслируемая область геномной РНК ХВК; Т - 35S терминатор ВМЦК; RB - правая часть участка встраивания в геном растения бинарного вектора. Стрелки показывают направление транскрипции.6. Structural diagram of the binary vector pA11333 based on PVA cDNA and encoding the light (L) chain of a Her2 / neu-specific antibody, where (from left to right) LB is the left part of the site of insertion of a binary vector into the plant genome; T - nopaline synthase terminator; NPT - neomycin phosphotransferase gene; P - nopalinsynthase transcriptional promoter; 35S - transcriptional promoter of WCC; PVX RdRp-replicase PVX, L-chain - light chain; NTR - 3 'untranslated region of genomic RNA of PVX; T - 35S terminator VMTSK; RB is the right part of the site of embedding a binary vector in the plant genome. Arrows indicate the direction of transcription.

Фиг.7. Накопление Her2/neu-специфических антител в растении, агроинъецированном бинарными векторами рА11520 и рА11333. Фиг.7А. Белковые экстракты растений через 3 (дорожка 1) и 7 (дорожка 2) дней после агроинъекции векторами рА11520 и рА11333 фракционировали электрофорезом, гели окрашивали кумасси. Фиг.7Б. Выявление Her2/neu-специфического антитела Вестерн-блоттингом с антителами к альфа- и каппа-цепям антител человека. Стрелками показано: Rubisco - тяжелая субъединица рибулозобисфосфаткарбоксилазы хлоропластов.7. Accumulation of Her2 / neu-specific antibodies in a plant agroinjected with the binary vectors pA11520 and pA11333. Figa. Plant protein extracts 3 (lane 1) and 7 (lane 2) days after agroinjection with the pA11520 and pA11333 vectors were fractionated by electrophoresis, the gels were stained with Coomassie. Figb. Detection of a Her2 / neu-specific antibody by Western blotting with antibodies to the alpha and kappa chains of human antibodies. Arrows indicate: Rubisco is a heavy subunit of chloroplast ribulose bisphosphate carboxylase.

Фиг.8. Накопление Her2/neu-специфических антител в растении, агроинокулированном вирусными бинарными векторами рА11520 и рА11333, и их очистка на колонке с протеин G-сефарозой. Отмечены белковые зоны, соответствующие тяжелой (Н) и легкой цепи (L) антитела.Fig. 8. Accumulation of Her2 / neu-specific antibodies in a plant agroinoculated with the viral binary vectors pA11520 and pA11333 and their purification on a column with protein G-sepharose. Protein zones corresponding to the heavy (H) and light chain (L) antibodies are noted.

Фиг.9. Антитела, выделенные из растений, реагируют с внеклеточной частью онкогена Her2/neu. Фиг.9А. - Цитологический анализ клеток SKBR-3, экспрессирующих онкоген Her2/neu и обработанных антителами, выделенными из растений. Специфичность связывания тестировали с помощью кроличьих антител, конъюгированных с пероксидазой из хрена и реагирующих с антителами человека. Фиг.9Б. - Клетки SKBR-3 после обработки диагностическими антителами, специфически реагирующими с Her2/neu фирмы Dako (позитивный контроль). Фиг.9В и Фиг.9Г - Негативные контроли, соответственно к А и Б, полученные путем обработки клеток SKBR-3 только кроличьим антителами.Fig.9. Antibodies isolated from plants react with the extracellular part of the Her2 / neu oncogen. Figa. - Cytological analysis of SKBR-3 cells expressing the Her2 / neu oncogen and treated with antibodies isolated from plants. Binding specificity was tested using rabbit antibodies conjugated to horseradish peroxidase and reacting with human antibodies. Figb. - SKBR-3 cells after treatment with diagnostic antibodies that specifically react with Dako Her2 / neu (positive control). Figv and Figg - Negative controls, respectively, to A and B, obtained by treating SKBR-3 cells only with rabbit antibodies.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

В основе настоящего изобретения лежит тот обнаруженный автором факт, что гены, кодирующие тяжелую и легкую цепи МА против онкогена HER2/neu, могут быть экспрессированы в клетке растения с получением полностью функционального антитела, специфически связывающегося со «своим» антигеном. Предложенный способ предполагает создание экспрессионных векторов, направляющих в клетке растения синтез тяжелой (Н) и легкой (L) цепи антитела, введение указанных векторов в клетку растения и культивирование клетки растения в условиях, обеспечивающих совместную экспрессию в клетке указанных векторов. Вообще, предложенный способ может быть использован для экспрессии любых антираковых антител, аминокислотная последовательность которых известна и опубликована, например бевацизумаба (авастин) (Kohen et al., 2007. Oncologist 12, 713-718; патент US 7,241,444), панитумумаба (Easley and Kirkpatrick, 2006. Nature Review 5, 987-988; Патентная заявка США №20070179086). В настоящее время известен целый ряд МА против внеклеточного домена онкогена HER2/neu, которые могут быть использованы для лечения рака молочной железы, и кодирующие их гены. В частности, гены, кодирующие антитела против внеклеточного домена онкогена HER2/neu, могут быть выделены из гибридомы ICO85, синтезирующей мышиные МА, направленные против онкогена HER2/neu (см. Пример 1). мРНК, кодирующая легкую и тяжелую цепь антитела, может образовываться как с реплицирующихся векторов, созданных на основе вирусных геномов (см. Пример 3), так и с неамплифицирующихся моно- (см. Пример 2) или полицистронных мРНК с помощью участка внутренней посадки рибосом (Dorokhov et al., 2002. Proc. Natl. Acad. Sci.USA 99, 5301-5306). В контексте настоящего изобретения экспрессионные векторы, кодирующие легкую и тяжелую цепи антитела против онкогена HER2/neu, могут быть созданы на основе бинарного вектора Bin19 (см. Фиг.1 и 3 Примера 2). Эти векторы обеспечивают синтез и накопление в растении антитела в количестве, достаточном для выделения и очистки (см. Фиг.4 Примера 2).The basis of the present invention is the fact discovered by the author that genes encoding the heavy and light chains of MA against the HER2 / neu oncogen can be expressed in a plant cell to produce a fully functional antibody that specifically binds to “own” antigen. The proposed method involves the creation of expression vectors that direct the synthesis of a heavy (H) and light (L) chain of an antibody in a plant cell, the introduction of these vectors into a plant cell, and the cultivation of a plant cell under conditions that co-express these vectors in the cell. In general, the proposed method can be used to express any anti-cancer antibodies whose amino acid sequence is known and published, for example, bevacizumab (avastin) (Kohen et al., 2007. Oncologist 12, 713-718; US patent 7,241,444), panitumumab (Easley and Kirkpatrick , 2006. Nature Review 5, 987-988; US Patent Application No. 20070179086). Currently, a number of MAs are known against the extracellular domain of the HER2 / neu oncogen, which can be used to treat breast cancer, and the genes encoding them. In particular, genes encoding antibodies against the extracellular domain of the HER2 / neu oncogen can be isolated from hybridoma ICO85 synthesizing murine MA directed against the HER2 / neu oncogen (see Example 1). mRNA encoding the antibody light and heavy chains can be formed both from replicating vectors created on the basis of viral genomes (see Example 3), and from non-amplifying mono (see Example 2) or polycistronic mRNAs using the ribosome internal landing site ( Dorokhov et al., 2002. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 5301-5306). In the context of the present invention, expression vectors encoding the light and heavy chains of the anti-HER2 / neu oncogen antibody can be generated based on the Bin19 binary vector (see FIGS. 1 and 3 of Example 2). These vectors provide synthesis and accumulation in the plant of antibodies in an amount sufficient for isolation and purification (see Figure 4 of Example 2).

Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает возможность продуцирования в растении не только полноразмерных антител, но их антигенсвязывающих фрагментов, например dsFv, scFv, scFv-Fc, а также верблюжьих антител, которые содержат только тяжелые цепи (см. обзор Jain et al., 2007. Trends in Biotechnology 25, 307-316).An advantage of the present invention is that it enables the production of not only full-sized antibodies in the plant, but also antigen-binding fragments thereof, for example dsFv, scFv, scFv-Fc, as well as camel antibodies that contain only heavy chains (see Jain et al ., 2007. Trends in Biotechnology 25, 307-316).

Одновременная экспрессия цепей антитела в растительной клетке с помощью вирусных векторов возможна при условии отсутствия конкуренции между вирусами. Наши эксперименты показывают, что ВТМ и ХВК не только не конкурируют между собой, но ХВК даже стимулирует репродукцию ВТМ. Накопление тяжелой цепи с ВТМ-вектора увеличивается в присутствии ХВК, кодирующего легкую цепь антитела (см. Пример 3). Анализ механизмов репродукции синдбис-подобных фитовирусов показывает, что конкуренция у них происходит на стадии формирования так называемых вирусных «фабрик», когда вирусная репликаза взаимодействует (прикрепляется) с мембранами эндоплазматического ретикулума. ВТМ и ХВК не конкурируют между собой на стадии формирования репликативного комплекса и вирусной «фабрики». Вирус желтой мозаики турнепса (ВЖМТ), формирующий вирусную «фабрику» на мембранах хлоропластов, также не конкурирует с ВТМ и ХВК и поэтому может быть использован для синтеза в одной клетке цепей антитела. Этот подход может быть использован для подбора других неконкурирующих вирусных пар.Simultaneous expression of antibody chains in a plant cell using viral vectors is possible provided there is no competition between viruses. Our experiments show that TMV and CVC not only do not compete with each other, but CVC even stimulates the reproduction of TMV. The accumulation of the heavy chain from the TMV vector increases in the presence of PVI encoding the antibody light chain (see Example 3). An analysis of the mechanisms of reproduction of syndbis-like phytoviruses shows that they compete at the stage of formation of the so-called viral “factories”, when viral replicase interacts (attaches) with the membranes of the endoplasmic reticulum. TMV and CVC do not compete with each other at the stage of formation of the replicative complex and the viral “factory”. The turnip yellow mosaic virus (HMT), which forms the viral “factory” on chloroplast membranes, also does not compete with TMV and CVC and therefore can be used to synthesize antibody chains in a single cell. This approach can be used to select other non-competing viral pairs.

Настоящее изобретение предусматривает использование невирусных векторов для синтеза в растительной клетке антитела. Эти векторы не конкурируют между собой в цитоплазме. Однако их синтез и стабильность в цитоплазме находится под контролем механизма «умолкания» (сайленсинга) генов, что может приводить к снижению уровня продукции целевого антитела. В том случае, когда действительно имеет место снижение продукции целевого белка в результате сайленсинга генов, настоящим изобретением предусмотрено использование антисайленсинговых белков. В качестве примера антисайленсингового белка может быть упомянут, например, белок Р19 вируса кустистой карликовости томатов, ген которого легко синтезировать (см. пример 2). Такой же антисайленсинговый эффект могут оказывать короткие некодирующие РНК, синтезируемые под контролем РНК-полимеразы III (см Фиг.2).The present invention provides for the use of non-viral vectors for the synthesis of antibodies in a plant cell. These vectors do not compete with each other in the cytoplasm. However, their synthesis and stability in the cytoplasm is controlled by the mechanism of silencing (silencing) of the genes, which can lead to a decrease in the level of production of the target antibody. In the event that there is indeed a decrease in the production of the target protein as a result of gene silencing, the present invention provides for the use of antisilencing proteins. As an example of an anti-silencing protein, for example, the P19 protein of the bushy dwarf virus of tomatoes, the gene of which is easy to synthesize, can be mentioned (see example 2). The same anti-silencing effect can have short non-coding RNAs synthesized under the control of RNA polymerase III (see Figure 2).

Растительная клетка, экспрессирующая антитело, может быть в виде изолированной клетки, лишенной клеточной стенки (протопласт), или в составе культивируемого эксплантата (ткань, орган) или целого растения. Культивирование клеток в искусственных условиях происходит в стерильной среде известного состава и в контролируемых условиях при постоянной температуре (26-28°С) и освещенности. Настоящее изобретение предполагает возможность использования некодирующих РНК для стимулирования продукции антител в культивируемых клетках как в виде суспензионной культуры, так и растительных эксплантатах, культивируемых на твердой среде, или же в целом растении, выращиваемом в подходящей среде, такой как природный субстрат (например, почва, заменители почвы), или в гидропонной культуре. Антитело может накапливаться внутри растительной клетки или с помощью введения в его состав сигнальной последовательности может быть экспортировано в культуральную среду. Извлечение антитела может происходить из внутриклеточного содержимого путем разрушения клеток культуры или непосредственно из культуральной среды в том случае, когда за счет включения в состав антитела сигнальной последовательности обеспечивается секреция в культуральную среду.The plant cell expressing the antibody may be in the form of an isolated cell devoid of a cell wall (protoplast), or as part of a cultured explant (tissue, organ) or the whole plant. Cultivation of cells under artificial conditions occurs in a sterile medium of known composition and under controlled conditions at a constant temperature (26-28 ° C) and light. The present invention contemplates the possibility of using non-coding RNAs to stimulate the production of antibodies in cultured cells, both in the form of a suspension culture and in plant explants cultivated on a solid medium, or in a whole plant grown in a suitable medium, such as a natural substrate (e.g., soil, soil substitutes), or in hydroponic culture. An antibody can accumulate inside a plant cell or, by introducing a signal sequence into it, can be exported to the culture medium. Antibody extraction can occur from intracellular contents by destroying the cells of the culture or directly from the culture medium when secretion into the culture medium is achieved by incorporating the signal sequence into the antibody.

ДНК, кодирующая цепи антитела, может быть введена в растительную клетку известными для специалиста способами, например с помощью электропорации, бомбардирования микроснарядами, микроинъекций и посредством инфицирования вирусом. Кроме того, в растительную клетку ДНК может быть доставлена с помощью Agrobacterium tumefaciens. Для транзиентной экспрессии чужеродного гена в листовой ткани чаще используют метод агроинфильтрации и агроинокуляции (Kapila et al., 1997. Plant Science 122, 101-108). Трансформация растительных клеток может быть стабильной, сопровождающейся интеграцией вводимой ДНК в клеточный геном. Желаемый эффект также может быть достигнут при введении в ядро ДНК и транзиентном (временном) синтезе РНК без стабильной интеграции ДНК в хозяйский геном (см. Примеры 2 и 3).DNA encoding antibody chains can be introduced into a plant cell by methods known to those skilled in the art, for example, by electroporation, microprojectile bombardment, microinjection, and virus infection. In addition, DNA can be delivered to a plant cell using Agrobacterium tumefaciens. For transient expression of a foreign gene in leaf tissue, the method of agroinfiltration and agroinoculation is more often used (Kapila et al., 1997. Plant Science 122, 101-108). The transformation of plant cells can be stable, accompanied by the integration of the introduced DNA into the cellular genome. The desired effect can also be achieved by introducing DNA into the nucleus and transient (temporary) RNA synthesis without stable integration of DNA into the host genome (see Examples 2 and 3).

Важным и решающим преимуществом настоящего изобретения является то, что система синтеза антитела против онкогена HER2/neu в растении может достигать высокого уровня продукции дешевого белка. Наши эксперименты показывают, что из 1 кг листьев N.benthamiana можно выделить до 300-500 мг очищенного антитела (3-5% от растворимого белка). С помощью хроматографии на колонке с протеином G или А можно получить чистый препарат антитела против онкогена Her2/neu (Фиг.8). Этот препарат обладает способностью связывать внеклеточный домен онкогена Her2/neu, как это показано в цитохимическом тесте (Фиг.9). Наши оценки показывают, что стоимость препарата МА, полученного при экспрессии в клетке растения, может быть в 10-20 раз ниже стоимости аналогичного препарата, полученного из животных клеток СНО.An important and decisive advantage of the present invention is that an anti-HER2 / neu antibody synthesis system in a plant can achieve a high level of cheap protein production. Our experiments show that from 1 kg of leaves of N. benthamiana up to 300-500 mg of purified antibody can be isolated (3-5% of soluble protein). Using chromatography on a protein G or A column, a pure anti-Her2 / neu oncogen antibody preparation can be obtained (Fig. 8). This drug has the ability to bind the extracellular domain of the Her2 / neu oncogen, as shown in the cytochemical test (Figure 9). Our estimates show that the cost of an MA preparation obtained by expression in a plant cell can be 10-20 times lower than the cost of a similar preparation obtained from animal CHO cells.

ПримерыExamples

Следующие далее примеры раскрывают наиболее предпочтительные воплощения данного изобретения и приведены исключительно с целью лучшего пояснения его сущности. Специалисту в данной области будет понятно, что можно осуществить множество модификаций как в отношении используемых средств и материалов, так и в отношении используемых способов без отступления за рамки изобретения.The following examples disclose the most preferred embodiments of the present invention and are provided solely for the purpose of better clarifying its essence. One skilled in the art will recognize that many modifications can be made both to the means and materials used, and to the methods used, without departing from the scope of the invention.

Пример 1. Получение генов, кодирующих тяжелую и легкую цепь МА против онкогена Her2/neu.Example 1. Obtaining genes encoding the heavy and light chain of MA against the Her2 / neu oncogen.

Из культуры клеток гибридомы ICO85, полученной в лаборатории экспериментальной диагностики и биотерапии опухолей НИИ ЭДиТО ГУ РОНЦ им. Н.Н.Блохина РАМН под руководством проф. А.Ю.Барышникова, генно-инженерными методами были выделены последовательности, кодирующие вариабельные участки антитела, афинные к онкогену Her2/neu. Полученные фрагменты были встроены в конструкции, содержащие последовательности, кодирующие конститутивные участки антител класса G.From a cell culture of hybridoma ICO85 obtained in the laboratory for experimental diagnosis and biotherapy of tumors of the Research Institute of EDiTO GU RONTs im. NN Blokhin RAMS under the guidance of prof. A.Yu. Baryshnikova, sequences that encode the variable regions of the antibody affinity for the Her2 / neu oncogen were isolated by genetic engineering methods. The resulting fragments were inserted into constructs containing sequences encoding the constitutive regions of class G antibodies.

Пример 2. Экспрессия легкой и тяжелой цепи антитела против онкогена Her2/neu в растении с помощью невирусного вектора.Example 2. Expression of the light and heavy chain antibodies against the Her2 / neu oncogen in a plant using a non-viral vector.

Отдельные гены легкой и тяжелой цепи антитела против онкогена Her2/neu были клонированы в субклон pFF19, содержащий 35S-промотор по сайтам NcoI и XhoI. На следующем этапе гены по отдельности клонировали в вектор Bin 19 (Bevan, 1984. Nucleic Acids Res. 12, 8711-8721) по сайтам HindIII-EcoRI с получением векторов соответственно рА11860 и рА11903 (Фиг.1 и 3). Agrobacterium tumefaciens с бинарными векторами, экспрессирующими тяжелую или легкую цепь антитела против онкогена Her2/neu, засевали в жидкую среду 2-YT и выращивали ночь при температуре 28°С. Ночную культуру осаждали центрифугированием при 5 тыс. об/мин в течение 3 мин. Затем осадок ресуспендировали в буфере для агроинфильтрации, содержащем 10 мМ MgCl2 и 10 мМ MES рН 5,0, и вводили в лист в соответствующем разведении. Фиг.2 показывает накопление легкой цепи (L-цепь) антитела против онкогена Her2/neu в листьях N. benthamiana через 3 дня после агроинъекции бинарным вектором рА11866. В этих экспериментах использовали конструкцию, кодирующую антисайленсинговый белок Р19 вируса кустистой карликовости томатов, ген которого синтезирован нами ранее (Dorokhov et al., 2006. FEBS Letters 580, 3872-3878).Individual light and heavy chain genes of the anti-Her2 / neu oncogene antibody were cloned into the pFF19 subclone containing the 35S promoter at the NcoI and XhoI sites. In the next step, the genes were individually cloned into the Bin 19 vector (Bevan, 1984. Nucleic Acids Res. 12, 8711-8721) at the HindIII-EcoRI sites to generate the vectors pA11860 and pA11903, respectively (Figs. 1 and 3). Agrobacterium tumefaciens with binary vectors expressing the heavy or light chain of the anti-Her2 / neu oncogen antibody was seeded in 2-YT liquid medium and grown overnight at 28 ° C. Night culture was besieged by centrifugation at 5 thousand rpm for 3 minutes The pellet was then resuspended in agroinfiltration buffer containing 10 mM MgCl 2 and 10 mM MES pH 5.0, and introduced into the sheet in an appropriate dilution. Figure 2 shows the accumulation of the light chain (L-chain) of the anti-Her2 / neu oncogen antibody in leaves of N. benthamiana 3 days after agroinjection with the binary vector pA11866. In these experiments, we used a construct encoding the P19 anti-silencing protein of the bushy dwarf virus of tomatoes, the gene of which we synthesized earlier (Dorokhov et al., 2006. FEBS Letters 580, 3872-3878).

При одновременной ко-инъекции векторов рА11903 и рА11860 в листья бентамианы в них накапливаются легкая и тяжелая цепи антитела, которые можно выделить и очистить аффинной хроматографией на колонке с протеин G-сефарозой (Фиг.4).With the simultaneous co-injection of vectors pA11903 and pA11860 into bentamian leaves, light and heavy chains of antibodies accumulate in them, which can be isolated and purified by affinity chromatography on a protein G-Sepharose column (Figure 4).

Пример 3. Экспрессия легкой и тяжелой цепи антитела против онкогена Her2/neu в растении с помощью вирусных векторов.Example 3. Expression of the light and heavy chain antibodies against the Her2 / neu oncogen in plants using viral vectors.

Для создания вектора на основе генома ВТМ (Фиг.5) использована кДНК крВТМ (Dorokhov et al. 1994, FEBS Lett. 350, 5-8), в котором ген репликазы был из близкородственного штамма, вируса просветления жилок турнепса (Lartey et al., 1994, Arch. Virol., 138, 287-298). В качестве эукариотического транскрипционного промотора послужил промотор актина 2 из Arabidopsis thaliana (EMBL AF308778, An et al., 1996, Plant J., 10, 107-121). Для создания вектора на основе генома ХВК (Фиг.6) использована кДНК, описанная ранее (Комарова и др., 2006, Биохимия 71, 1043-1049). Agrobacterium tumefaciens с бинарными векторами рА11520 и рА11333, экспрессирующими соответственно тяжелую и легкую цепь антитела против онкогена Her2/neu, засевали в жидкую среду 2-YT и выращивали ночь при температуре 28°С. Ночную культуру осаждали центрифугированием при 5 тыс. об/мин в течение 3 мин. Затем осадок ресуспендировали в буфере для агроинфильтрации, содержащем 10 мМ MgCl2 и 10 мМ MES рН 5,0, и вводили в лист в соответствующем разведении. Фиг.7 показывает накопление антитела против онкогена Her2/neu в листьях N. benthamiana через 4 дня после агроинъекции смесью бинарных векторов. Можно видеть (Фиг.7) существенное накопление легкой и тяжелой цепей антитела, выявляемое в геле с помощью окрашивания кумасси (Фиг.7А) и вестерн-анализом (Фиг.7Б). С помощью хроматографии на колонке с протеин G-сефарозой можно получить чистый препарат антитела против онкогена Her2/neu (Фиг.8). Наши эксперименты показывают, что из 1 кг листьев N. benthamiana можно выделить до 300-500 мг очищенного антитела.To create a vector based on the TMV genome (FIG. 5), the cbNA ctNA was used (Dorokhov et al. 1994, FEBS Lett. 350, 5-8), in which the replicase gene was from a closely related strain, turnip vein enlightenment virus (Lartey et al. 1994, Arch. Virol., 138, 287-298). Actin 2 promoter from Arabidopsis thaliana served as the eukaryotic transcriptional promoter (EMBL AF308778, An et al., 1996, Plant J., 10, 107-121). To create a vector based on the PVA genome (Fig.6) used the cDNA described previously (Komarova et al., 2006, Biochemistry 71, 1043-1049). Agrobacterium tumefaciens with binary vectors pA11520 and pA11333 expressing the heavy and light chains of anti-Her2 / neu oncogen antibodies, respectively, were seeded in 2-YT liquid medium and grown overnight at 28 ° C. Night culture was besieged by centrifugation at 5 thousand rpm for 3 minutes The pellet was then resuspended in agroinfiltration buffer containing 10 mM MgCl 2 and 10 mM MES pH 5.0, and introduced into the sheet in an appropriate dilution. Fig.7 shows the accumulation of antibodies against the Her2 / neu oncogen in leaves of N. benthamiana 4 days after agroinjection with a mixture of binary vectors. You can see (Fig.7) a significant accumulation of light and heavy chains of the antibodies detected in the gel using Coomassie staining (Fig.7A) and Western analysis (Fig.7B). Using chromatography on a protein G-Sepharose column, a pure Her2 / neu anti-oncogene antibody preparation can be obtained (FIG. 8). Our experiments show that up to 300-500 mg of purified antibody can be isolated from 1 kg of leaves of N. benthamiana.

Пример 4. Синтезированное в растительной клетке антитело способно связываться с онкогеном Her2/neu на поверхности раковых клеток SKBR-3.Example 4. An antibody synthesized in a plant cell is capable of binding to the Her2 / neu oncogen on the surface of SKBR-3 cancer cells.

Для доказательства активности синтезированного в растительной клетке антитела использовали иммуноцитохимический (ИЦХ) тест. Этот тест наряду с радиолигандным и иммуноферментным методом широко используется в клинической практике. Иммуноцитохимический анализ не требует больших временных затрат, выполняется быстро в течение 2-3 часов и широко описан в литературе (см., например, Глузман Д.Ф., Скляренко Л.М., Надгорная В.А., Крячок И.А. Диагностическая иммуноцитохимия опухолей. Киев, Морион; 2003, с.28-31). Мы использовали наше антитело в ИЦХ раковых клеток SKBR-3, имеющих на своей поверхности онкоген Her2/neu. Из Фиг.9 видно, что антитело обладает способностью связывать внеклеточный домен онкогена Her2/neu. Таким образом, антитело, полученное способом согласно настоящему изобретению, является полностью функциональным и способно специфически узнавать и связываться с онкогеном Her2/neu. Это открывает широкие возможности для применения способа настоящего изобретения для широкомасштабного производства противораковых антител, которые могут быть использованы в терапевтических и диагностических целях. Себестоимость диагностического препарата антител, полученных в растении, в 12 раз ниже имеющихся в продаже антител фирмы Dako.To prove the activity of the antibodies synthesized in a plant cell, an immunocytochemical (ICC) test was used. This test, along with the radioligand and enzyme immunoassay methods, is widely used in clinical practice. Immunocytochemical analysis does not require much time, is performed quickly within 2-3 hours and is widely described in the literature (see, for example, Gluzman D.F., Sklyarenko L.M., Nadgornaya V.A., Kryachok I.A. Diagnostic immunocytochemistry of tumors. Kiev, Morion; 2003, p. 28-31). We used our antibody in the ICC of SKBR-3 cancer cells with Her2 / neu oncogen on their surface. Figure 9 shows that the antibody has the ability to bind the extracellular domain of the Her2 / neu oncogen. Thus, the antibody obtained by the method according to the present invention is fully functional and is able to specifically recognize and bind to the Her2 / neu oncogen. This opens up wide possibilities for applying the method of the present invention for the large-scale production of anti-cancer antibodies that can be used for therapeutic and diagnostic purposes. The cost of a diagnostic preparation of antibodies obtained in a plant is 12 times lower than the commercial antibodies of Dako company.

Все патенты, публикации, научные статьи и другие документы и материалы, цитируемые или упоминаемые здесь, включены в настоящее описание путем отсылки в такой степени, как если бы каждый из этих документов был включен путем отсылки индивидуально или приведен здесь в его полном виде.All patents, publications, scientific articles, and other documents and materials cited or referenced herein are hereby incorporated by reference to the extent that each of these documents was individually incorporated by reference or is presented in its entirety.

Конкретные гены, векторы, виды растений, применения, используемые материалы и методы, описанные здесь, относятся к предпочтительным вариантам осуществления, приведены в качестве примеров и не предназначены для ограничения объема данного изобретения. При изучении этого описания другие объекты, аспекты и воплощения будут приходить в голову специалистам в данной области, и они охватываются рамками данного изобретения. Специалистам в данной области будет понятно, что различные замены и модификации могут быть произведены в отношении описанного здесь изобретения без отклонения от его объема и рамок, которые определяются прилагаемой формулой изобретения.Specific genes, vectors, plant species, uses, materials and methods described herein are preferred embodiments, are exemplary, and are not intended to limit the scope of the invention. When studying this description, other objects, aspects, and embodiments will come to mind to those skilled in the art, and they are encompassed by the scope of this invention. Specialists in this field will be clear that various replacements and modifications can be made in relation to the invention described here without deviating from its scope and scope, which are determined by the attached claims.

Claims (27)

1. Способ продукции в клетке растения антитела, специфически связывающего онкобелок HER2/neu, который включает в себя
(а) обеспечение одного или более экспрессионных векторов, направляющих в клетке растения синтез тяжелой, легкой цепи антитела или его антигенсвязывающих фрагментов (dsFv, scFv, scFv-Fc);
(б) введение указанных одного или более векторов в клетку растения;
(в) культивирование клетки растения в условиях, обеспечивающих совместную экспрессию в клетке указанных векторов.
1. The method of production in the plant cell of an antibody that specifically binds HER2 / neu oncoprotein, which includes
(a) providing one or more expression vectors directing in the plant cell the synthesis of the heavy, light chain of the antibody or antigen-binding fragments thereof (dsFv, scFv, scFv-Fc);
(b) introducing said one or more vectors into a plant cell;
(c) cultivating a plant cell under conditions providing for co-expression of said vectors in the cell.
2. Способ по п.1, в котором клетка растения является изолированной клеткой или находится в составе культивируемого эксплантата (ткани, органа) или в составе целого растения.2. The method according to claim 1, in which the plant cell is an isolated cell or is part of a cultured explant (tissue, organ) or as part of a whole plant. 3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что указанный один или более экспрессионных векторов обеспечивают синтез неамплифицирующейся РНК.3. The method according to claim 1, characterized in that the specified one or more expression vectors provide the synthesis of non-amplifying RNA. 4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что указанный один или более экспрессионных векторов обеспечивают синтез неамплифицирующейся РНК с помощью индуцибельного промотора.4. The method according to claim 3, characterized in that the specified one or more expression vectors provide the synthesis of non-amplifying RNA using an inducible promoter. 5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что указанный один или более экспрессионных векторов являются вирусными экспрессионными векторами.5. The method according to claim 1, characterized in that said one or more expression vectors are viral expression vectors. 6. Способ по п.5, характеризующийся тем, что указанные вирусные экспрессионные векторы являются векторами на основе генома ДНК-содержащего вируса.6. The method according to claim 5, characterized in that said viral expression vectors are vectors based on the genome of a DNA-containing virus. 7. Способ по п.5, характеризующийся тем, что указанные вирусные экспрессионные векторы являются векторами на основе генома РНК-содержащего вируса.7. The method according to claim 5, characterized in that said viral expression vectors are vectors based on the genome of an RNA-containing virus. 8. Способ по любому из пп.5-7, характеризующийся тем, что указанные вирусные экспрессионные векторы обеспечивают синтез вирусной РНК с помощью индуцибельного промотора.8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that said viral expression vectors provide for the synthesis of viral RNA using an inducible promoter. 9. Способ по п.7, характеризующийся тем, что экспрессионный вектор обеспечивает синтез РНК вируса табачной мозаики, кодирующей тяжелую цепь антитела.9. The method according to claim 7, characterized in that the expression vector provides the synthesis of RNA of the tobacco mosaic virus encoding the antibody heavy chain. 10. Способ по п.7, характеризующийся тем, что экспрессионный вектор обеспечивает синтез РНК вируса табачной мозаики, кодирующей легкую цепь антитела.10. The method according to claim 7, characterized in that the expression vector provides the synthesis of RNA of the tobacco mosaic virus encoding the antibody light chain. 11. Способ по п.7, характеризующийся тем, что экспрессионный вектор обеспечивает синтез РНК Х-вируса картофеля, кодирующей тяжелую цепь антитела.11. The method according to claim 7, characterized in that the expression vector provides for the synthesis of potato X virus RNA encoding an antibody heavy chain. 12. Способ по п.7, характеризующийся тем, что экспрессионный вектор обеспечивает синтез РНК Х-вируса картофеля, кодирующей легкую цепь антитела.12. The method according to claim 7, characterized in that the expression vector provides the synthesis of potato X virus RNA encoding the antibody light chain. 13. Способ по п.1, характеризующийся тем, что экспрессионные векторы обеспечивают синтез легкой и тяжелой цепи антитела в одной и той же клетке.13. The method according to claim 1, characterized in that the expression vectors provide synthesis of the light and heavy chains of the antibodies in the same cell. 14. Способ по п.5, характеризующийся тем, что используют не конкурирующие друг с другом в одной и той же клетке вирусные векторы.14. The method according to claim 5, characterized in that they use viral vectors that do not compete with each other in the same cell. 15. Способ по п.1, характеризующийся тем, что антитело содержит сигнальный пептид, обеспечивающий адресацию антитела в клеточный компартмент или секрецию за пределы клетки.15. The method according to claim 1, characterized in that the antibody contains a signal peptide that addresses the antibody in the cell compartment or secretion outside the cell. 16. Способ по п.1, в котором антитело принадлежит к иммуноглобулину класса G или А, или М, или D, или Е.16. The method according to claim 1, in which the antibody belongs to an immunoglobulin class G or A, or M, or D, or E. 17. Способ по п.1, характеризующийся тем, что растительная клетка является клеткой двудольного или однодольного растения.17. The method according to claim 1, characterized in that the plant cell is a cell of a dicotyledonous or monocotyledonous plant. 18. Способ по п.17, характеризующийся тем, что двудольное растение принадлежит к семейству пасленовых.18. The method according to 17, characterized in that the dicotyledonous plant belongs to the nightshade family. 19. Способ по п.18, характеризующийся тем, что растением семейства пасленовых является растение рода Nicotiana.19. The method according to p. 18, characterized in that the plant in the nightshade family is a plant of the genus Nicotiana. 20. Способ по п.19, характеризующийся тем, что растением рода Nicotiana является N. tabacum или N. benthamiana.20. The method according to claim 19, characterized in that the plant of the genus Nicotiana is N. tabacum or N. benthamiana. 21. Способ по п.17, характеризующийся тем, что двудольным растением является растение семейств Brassicacea, Legume, или Chenopodiaceae.21. The method according to 17, characterized in that the dicotyledonous plant is a plant of the family Brassicacea, Legume, or Chenopodiaceae. 22. Способ по п.1, характеризующийся тем, что указанные векторы вводят в клетку растения путем агроинъекции.22. The method according to claim 1, characterized in that the vectors are introduced into the plant cell by agroinjection. 23. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в клетку растения вводят экспрессионные векторы, обеспечивающие стабильную трансформацию.23. The method according to claim 1, characterized in that expression vectors are introduced into the cell of the plant, ensuring stable transformation. 24. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в клетку растения вводят экспрессионные векторы, обеспечивающие транзиентную трансформацию.24. The method according to claim 1, characterized in that expression vectors that provide transient transformation are introduced into the plant cell. 25. Растительная клетка, продуцирующая антитело, взаимодействующее с онкобелком HER2/neu, трансформированная одним или более экспрессионных векторов, направляющих в клетке растения синтез тяжелой, легкой цепи антитела или его антигенсвязывающих фрагментов (dsFv, scFv, scFv-Fc).25. A plant cell producing an antibody that interacts with the HER2 / neu oncoprotein, transformed with one or more expression vectors directing the synthesis of the antibody heavy, light chain or its antigen-binding fragments (dsFv, scFv, scFv-Fc) in the plant cell. 26. Растительная клетка по п.25, стабильно-трансформированная одним или более экспрессионных векторов, направляющих синтез антитела.26. The plant cell of claim 25, stably transformed with one or more expression vectors directing antibody synthesis. 27. Растительная клетка по п.25, транзиентно-трансформированная одним или более экспрессионных векторов, направляющих синтез антитела. 27. The plant cell according A.25, transiently transformed with one or more expression vectors directing the synthesis of antibodies.
RU2007137277/13A 2007-10-08 2007-10-08 METHOD OF HER2/neu ONCOGENE ANTIBODY SUPERPRODUCTION IN PLANT RU2370280C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007137277/13A RU2370280C2 (en) 2007-10-08 2007-10-08 METHOD OF HER2/neu ONCOGENE ANTIBODY SUPERPRODUCTION IN PLANT
PCT/RU2008/000638 WO2009048354A1 (en) 2007-10-08 2008-10-06 Method for overproducing anti-her2/neu oncogene antibodies in plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007137277/13A RU2370280C2 (en) 2007-10-08 2007-10-08 METHOD OF HER2/neu ONCOGENE ANTIBODY SUPERPRODUCTION IN PLANT

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007137277A RU2007137277A (en) 2009-04-20
RU2370280C2 true RU2370280C2 (en) 2009-10-20

Family

ID=40549379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007137277/13A RU2370280C2 (en) 2007-10-08 2007-10-08 METHOD OF HER2/neu ONCOGENE ANTIBODY SUPERPRODUCTION IN PLANT

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2370280C2 (en)
WO (1) WO2009048354A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2648161C2 (en) * 2016-04-01 2018-03-22 Юрий Леонидович Дорохов Method of obtaining the antibody, which specifically binds the domain of the her2/neu excellular part of the her2/neu oncoprotein, in the plant, the antibody, which is obtained by means of this method and its application

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014147235A1 (en) * 2013-03-22 2014-09-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Kits comprising plus-sense single stranded rna viral vectors and methods for producing polypeptides using the kits

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9206874D0 (en) * 1992-03-30 1992-05-13 Connaught Lab Generation of improved inducible mammalian expression vectors
JP4907751B2 (en) * 1997-04-16 2012-04-04 ユニジーン・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド Direct expression of peptides in the medium
AU2001270164A1 (en) * 2000-06-26 2002-01-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Production of vaccines using transgenic plants
KR20160096228A (en) * 2004-07-22 2016-08-12 제넨테크, 인크. Her2 antibody composition

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANATOLI GIRITCH et al. Rapid high-yield expression of full-size IgG antibodies in plants coinfected with noncompeting viral vectors. Proc. Natl ACAD SCI USA, 103(40):14701-6, 2006. MA J.K., LEHNER T., STABILA P., FUX C.I., HIАТТ A.: Assembly of monoclonal antibodies with IgGI and IgA heavy chain domains in transgenic tobacco plants. Eur. J. Immunol. 24(1): 131-8,1994, реферат. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2648161C2 (en) * 2016-04-01 2018-03-22 Юрий Леонидович Дорохов Method of obtaining the antibody, which specifically binds the domain of the her2/neu excellular part of the her2/neu oncoprotein, in the plant, the antibody, which is obtained by means of this method and its application

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007137277A (en) 2009-04-20
WO2009048354A1 (en) 2009-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101115842B (en) Production of antibodies in plants with plus-sense single-stranded viral RNA vectors
KR101161622B1 (en) DNA fragment to promote translation efficiency and recombinant vectors containing the same
Huet et al. Production and secretion of a heterologous protein by turnip hairy roots with superiority over tobacco hairy roots
WO2010140672A1 (en) Gene capable of increasing protein content in seed, and method for utilization thereof
CA2824155A1 (en) Vectors for nucleic acid expression in plants
Nayeri et al. Transient expression of etanercept therapeutic protein in tobacco (Nicotiana tabacum L.)
CN112626082B (en) Maize geneZmSCL14Application in regulating and controlling plant root development
RU2370280C2 (en) METHOD OF HER2/neu ONCOGENE ANTIBODY SUPERPRODUCTION IN PLANT
Tabar et al. Human granulocyte colony-stimulating factor (hG-CSF) expression in plastids of Lactuca sativa
CN106831967B (en) Application of reducing IAA10 protein and coding gene expression thereof in improving resistance of plants to rice dwarf virus
CN108070596B (en) AaTCP14 gene promoter for dominant expression of artemisia apiacea glandular hairs as well as obtaining method and application thereof
CN111826356A (en) Ginseng PDS gene and application thereof
Jung et al. Production of recombinant single chain antibodies (scFv) in vegetatively reproductive Kalanchoe pinnata by in planta transformation
KR100862599B1 (en) Promoter for the high level expression in plant-cell culture and vector using the same
RU2412251C1 (en) Antibody against vessel endothelium growth factor and method of antibody production in plant
KR102348638B1 (en) Antibody produced by using afucosylated n.benthamiana and uses thereof
CN111533794B (en) Tobacco NtDREB-1BL1 transcription factor and application thereof
CN111499712B (en) Tobacco NtDREB-1BL2 transcription factor and application thereof
CN111440806B (en) Tobacco NtDREB-1BL3 transcription factor and application thereof
RU2648161C2 (en) Method of obtaining the antibody, which specifically binds the domain of the her2/neu excellular part of the her2/neu oncoprotein, in the plant, the antibody, which is obtained by means of this method and its application
CN117701625A (en) Her-2 antibody production method based on transgenic plants
KR20230163037A (en) ATPsyn-α gene from Glycine max controlling disease resistance against Soybean mosaic virus and uses thereof
KR20230163036A (en) PSaC gene from Glycine max controlling disease resistance against Soybean mosaic virus and uses thereof
Lonoce Production of tumour-targeting antibodies in hairy root cultures
JP5850079B2 (en) Gene for reducing protein content of seed and method of using the same

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20150507

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20220126